Les sondes spatiales Voyager 1 et Voyager 2 ont été lancées il y a 40 ans. En seulement 12 ans, ils ont volé près des quatre planètes principales du système solaire - Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Les deux sondes spatiales fonctionnent en continu et envoient des données à la Terre, bien qu'elles soient actuellement bien en dehors de l'orbite de Pluton.
Revenons à 1965, lorsque la compétition pour l'atterrissage lunaire était en cours et que la NASA avait l'argent et la confiance nécessaires pour réaliser un grand rêve.
À ce moment-là, personne n'a pensé au Voyager, car tout le monde pensait que la technologie spatiale n'était pas encore prête pour des voyages de plusieurs milliards de kilomètres en dehors du système solaire.
Mais il y avait déjà de l'argent pour recruter de jeunes mathématiciens prometteurs travaillant dans le domaine des sciences dans le grand centre de recherche californien JPL, et deux de ce groupe de mathématiciens ont formé la base du développement de Voyager.
Michael Minovich et Gary Flandro ont été chargés d'étudier les trajectoires de vol possibles pour les sondes spatiales dans le système solaire. Il s'agissait d'une étude sous le slogan «Timely Discretion», qui devait se poursuivre jusqu'au moment où la fusée atteignait le niveau de développement requis.
Personne ne s'attendait à des résultats exceptionnels, mais ces deux jeunes mathématiciens ont établi qu'entre 1976 et 1979 il y avait une occasion unique de lancer une sonde spatiale en vol près de quatre grandes planètes sans grandes dépenses de carburant. C'était une opportunité qui se présentait une fois tous les 176 ans. C'est au cours de ces trois années que les planètes ont été localisées de telle manière qu'il était possible d'utiliser la gravité d'une planète pour faire voler la sonde plus loin vers la planète suivante.
Ce fut une découverte heureuse. La dernière fois que cela s'est produit, c'était en 1801, lorsque nous étions occupés par les guerres de Napoléon et la bataille navale de Copenhague. Mais la prochaine fois, cela se produira en 2153.
La NASA n'a pas laissé passer cette opportunité: les plans d'une grande expédition vers le système solaire ont été rapidement élaborés.
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Il était prévu d'envoyer au moins quatre sondes spatiales et en plus d'explorer la lointaine Pluton. En 1976-77, il était prévu d'envoyer deux sondes à Jupiter, Saturne et Pluton, et en 1979 - deux autres sondes à Jupiter, Uranus et Neptune.
Mais le Congrès américain, ayant appris que ce projet valait plus d'un milliard de dollars, ne l'a pas aimé. C'était beaucoup d'argent à l'époque. Le Congrès voulait allouer de l'argent à seulement deux sondes spatiales, qui profiteront de la position favorable de la planète pour explorer Jupiter et Saturne.
La NASA se prépare pour la «grande marche»
La NASA a commis un petit acte de désobéissance civile, qui, cependant, est maintenant pardonnée.
Voyager 1 a exécuté avec précision le plan officiel, qui se limitait à ne visiter que Jupiter et Saturne, ce qui a permis d'étudier de près la lune Io de Jupiter et la grande lune Titan de Saturne.
Mais cela signifiait également que Voyager 1 avait une orbite à partir de laquelle il était impossible de voler plus loin vers Uranus et Neptune. Les scientifiques ont eu une idée secrète de garder Voyager 2 en stock. Il a eu une piste lente et a donc volé pour Voyager 1 tout le temps. Pendant que Voyager 1 résolvait ses tâches, Voyager 2 a été autorisé à terminer la mission initiale et à voler vers quatre grandes planètes, c'est-à-dire à faire la «Grande Marche», comme cette expédition fut appelée plus tard.
Cette décision a eu une drôle de conséquence: Voyager 2 a été lancé avant Voyager 1. En conséquence, le rapide Voyager 1 a été le premier à atteindre Jupiter et Saturne. Et le lent Voyager 2 était censé se contenter de la deuxième place, mais il a eu l'opportunité de devenir la première sonde à atteindre Uranus et Neptune.
Une grande surveillance entraîne un travail supplémentaire
Par conséquent, Voyager 2 a été lancé le 20 août. Et bien qu'il s'agisse d'une sonde "lente", elle a néanmoins atteint une vitesse de 52 000 kilomètres à l'heure, ce qui a fait qu'elle a survolé l'orbite de la Lune en moins de 10 heures.
Deux semaines plus tard, le rapide Voyager 1 était lancé, et maintenant tout le monde espérait un vol en douceur vers Jupiter. Mais il y a eu un échec, à la suite duquel un nombre considérable d'ingénieurs ont dû faire des heures supplémentaires au cours des 12 années suivantes.
Le centre de contrôle a oublié d'envoyer un message de routine à Voyager 2. Lorsque l'ordinateur Voyager 2 ne recevait pas le message attendu, il était écrit dans ses instructions que cela ne pouvait se produire qu'en cas de dysfonctionnement du récepteur embarqué. On pensait que le centre de contrôle ne pouvait tout simplement pas oublier cette opération.
Voyager 2 passait consciencieusement à un récepteur de rechange, mais il n'avait pas le réglage approprié et ne pouvait recevoir que des signaux dans une gamme de fréquences très étroite de 96 hertz, ce qui créait des problèmes.
Le centre de contrôle envoyait naturellement des signaux sur une fréquence très spécifique, mais comme Voyager se déplaçait très rapidement par rapport à la Terre, en raison de l'effet Doppler, il recevait un signal sur une fréquence différente. Par conséquent, le récepteur a été réglé pour recevoir des signaux dans la gamme de 100 000 hertz.
Voyager 2 était silencieux
La première réaction a été de transférer Voyager 2 vers le récepteur principal, mais ce récepteur s'est immédiatement cassé complètement. En conséquence, la NASA n'a pas pu envoyer de commandes à la sonde spatiale.
Cela s'est avéré être un problème beaucoup plus grave que prévu. La vitesse par rapport à la Terre était facile à calculer, mais le pire était que même de très petits changements de la température de la sonde de moins de 0,3 degré modifiaient tellement la gamme de fréquences du récepteur que le contact avec la Terre était interrompu. Il a été constaté que même lorsqu'un instrument était mis en marche ou que l'un des moteurs de contrôle était utilisé, la température de la sonde spatiale changeait.
Au fil des ans, les ingénieurs de la NASA ont développé un modèle mathématique complet pour Voyager qui pourrait calculer la température de la sonde à un centième de degré près. Le modèle a été développé pendant tout le vol de la sonde vers Neptune, la communication avec elle a été interrompue pendant plusieurs jours.
Voyager envoie les premières images sur Terre
En mars 1979, Voyager 1 atteignit Jupiter, et les scientifiques furent littéralement surpris par les fantastiques photographies envoyées au centre: des nuages et une tache rouge sur Jupiter, la lune orange et blanche d'Io, toutes couvertes de glace en Europe.
La grande tache rouge de Jupiter. Photo prise par Voyager 1
Les scientifiques ont appris ce que signifie «Science instantanée» lorsque les journalistes du JPL ont immédiatement demandé des explications sur des photographies reçues il y a quelques heures à peine et qui n'ont donc pas été soigneusement analysées par des experts.
Pour de nombreux scientifiques habitués à une vie tranquille et se retrouvant du coup dans un large public devant des dizaines de journalistes souhaitant obtenir une réponse, ce fut un véritable test.
Le temps pluvieux en Australie crée des problèmes
Pendant le vol de la sonde au-dessus de l'Australie, où se trouve une grande station de suivi, de fortes pluies ont créé des problèmes. Voyager n'a envoyé ses données sur Terre qu'à 3,6 cm et des ondes radio d'une si courte longueur ont à peine traversé les nuages de pluie. Pour cette raison, les données ont disparu en quelques heures.
Mais l'événement inattendu ne s'est produit que quelques jours plus tard, lorsque Voyager 1 était en route de Jupiter à Saturne.
Pour une navigation fiable, il est nécessaire de connaître exactement la position du Voyager, et cela doit se faire, en particulier, en photographiant le satellite d'Io avec la masse d'étoiles en arrière-plan. Par conséquent, une vitesse d'obturation lente a été utilisée, ce qui fait que Io sur la photographie ressemble à un disque blanc éclairé.
La tâche d'analyse des photographies sur un ordinateur a été effectuée par une jeune employée de l'équipe de navigation Linda Morabito. Elle a découvert qu'il y avait quelque chose sur Io qui ressemblait à un nuage. Io n'a pas d'atmosphère, donc personne ne s'attendait à des nuages à quelques centaines de kilomètres au-dessus de la surface.
Forces des marées et activité volcanique
On a immédiatement soupçonné qu'il s'agissait d'une éruption volcanique, mais les experts qui ont pu étudier les photos étaient en week-end. Par conséquent, il a fallu trois jours entiers avant que la NASA puisse dire que les premiers volcans actifs en dehors de la Terre ont été découverts.
La nouvelle était particulièrement pertinente pour trois scientifiques américains. Il y a à peine une semaine, ils ont publié un article dans Science prédisant l'existence de volcans en conséquence des puissantes forces de marée de Jupiter et des lunes voisines Europa et Ganymède agissant sur Io.
Quatre mois plus tard, Voyager 2 s'approcha de Jupiter. Les scientifiques étaient maintenant prêts à observer les volcans d'Io et à examiner de plus près la surface de glace intacte d'Europa. Aujourd'hui, on pense que cette surface de glace cache la mer, dont la profondeur peut atteindre 100 km et dans laquelle la vie peut exister.
Et grâce aux mesures de Voyager, nous savons maintenant que les forces de marée font monter et descendre la surface solide d'Io dans des changements d'altitude allant jusqu'à 100 mètres. Par conséquent, il n'est pas surprenant que la chaleur générée à la suite de cela entraîne une puissante activité volcanique.
Voyager 1 vole près de Titan
C'était une période calme avant que Voyager 1 ne s'envole pour Saturne en novembre 1980. Les scientifiques pouvaient à nouveau s'asseoir et regarder avec plaisir les fantastiques photographies des anneaux de Saturne. Cependant, les plus grandes attentes étaient liées au vol près de Titan. Ce vol passé Titan a exclu la capacité de Voyager 1 à poursuivre son vol vers Uranus et Neptune.
Mais la seule chose que l'on pouvait voir était une couverture nuageuse orange complètement impénétrable. Cependant, la composition de l'atmosphère a été étudiée, qui est principalement du dioxyde de carbone avec une petite quantité de méthane. La pression de surface était 1,6 fois plus forte que celle de la terre.
Des mesures ont montré que de grandes quantités de molécules organiques sont générées dans la brume orange autour de Titan lorsque le méthane est exposé à la lumière du soleil. Cela signifie que Titan, dans tous les cas, reçoit de nombreuses molécules, qui sont une condition préalable à l'émergence de la vie. Malheureusement, les mesures ont montré une température de moins 180 degrés. Il fait froid à vie, mais c'est une température qui permet de trouver du méthane à la surface de la mer.
Il a fallu encore 30 ans avant que la sonde spatiale Cassini utilisant un radar puisse voir les fameuses mers de méthane aux pôles nord et sud de Titan malgré la couverture nuageuse.
Voyager 2 fait à nouveau face à des défis
Voyager 2 s'est envolé pour Saturne en août 1981, et au début, tout s'est bien passé malgré des problèmes avec le récepteur. Il a photographié la petite lune Encelade, qui, comme nous le savons aujourd'hui, fait éclater d'énormes geysers à partir de fissures dans la surface recouverte de glace, et a pris des photos de la lune glacée Hyperion, qui ressemble beaucoup à une éponge à laver.
Mais alors les problèmes ont commencé. Le plateau tournant avec des instruments scientifiques est resté bloqué, beaucoup de données ont été perdues. Encore une fois, les ingénieurs ont dû travailler davantage, mais la situation a continué de se détériorer car la NASA en avait 108 au lieu de 200 en raison de réductions d'effectifs.
La lourde charge de travail a entraîné une fatigue physique et mentale de nombreux employés.
Mais les problèmes ont été identifiés, ils étaient liés à la transmission qui commande le plateau tournant. Le problème était la lubrification. Lorsque la plate-forme a tourné rapidement, la graisse s'est envolée des engrenages en apesanteur, ce qui signifiait que les pièces métalliques se touchaient. De petits copeaux de métal sont apparus et sont sortis, bloquant le mouvement. Le problème pourrait être évité en tournant lentement la plate-forme.
Vol pour Uranus
Heureusement, il y avait assez de temps pour résoudre ce problème, car Voyager 2 a dû voler de Saturne à Uranus pendant près de cinq ans. Néanmoins, ce fut une période difficile, car, comme déjà mentionné, le vol vers Uranus n'était pas entièrement calme.
Trois grandes stations de suivi en Californie, en Espagne et en Australie ont dû être mises à niveau pour recevoir les signaux critiques du petit émetteur de Voyager, qui ne faisait que 20 watts. Une façon consiste à connecter électroniquement de grandes antennes paraboliques de 64 mètres avec des antennes plus petites de 34 mètres afin qu'elles puissent fonctionner comme une seule grande.
Un autre problème était la vitesse à laquelle Voyager 2 a survolé Uranus. Les photographies se sont révélées très floues, car la lumière du soleil dans la région d'Uranus est si faible qu'il est nécessaire de garder le cadre pendant longtemps. Tout cela a aidé à trouver des solutions ingénieuses - en plus de ce qui a été fait avec le plateau tournant (En fin de compte, tout s'est terminé par le fait qu'au lieu de ne tourner qu'une seule plate-forme, de peur qu'elle se coince à nouveau, ils ont commencé à faire tourner la sonde spatiale entière).
Accident lors de la rencontre avec Uranus
Lorsque Voyager 2 a volé jusqu'à Uranus en janvier 1986, la seule chose que l'on pouvait voir était une grosse boule bleu-vert sans aucun signe visible de nuages. Ce que le Voyageur a vu semblait être une couche de brume dans une atmosphère profonde composée d'hydrogène léger et d'hélium, avec de petites quantités de méthane et d'autres glucides.
Mais le vol du Voyager a été rappelé pour quelque chose de différent.
Photo d'Uranus provenant de Voyager 2
Le 28 janvier 1986, la NASA était censée soumettre les premières photographies des petits satellites d'Uranus - en particulier, Miranda, où il s'est avéré qu'il y a des falaises de glace abruptes de près de 10 kilomètres de haut. Mais la conférence de presse n'a pas eu lieu, car d'autres images sont apparues sur les écrans de télévision du public. L'explosion de la navette spatiale Challenger a été montrée, dans laquelle sept astronautes sont morts.
À maintes reprises, un nuage blanc de vapeur provenant de l'explosion a été montré et deux auxiliaires de fusée volant dans des directions différentes. Après cela, personne n'a voulu participer à la conférence de presse sur Uranus. Par conséquent, Voyager 2 a tranquillement quitté Uranus et a commencé son voyage de trois ans à Neptune.
Au revoir et un nouveau départ
En août 1989, Voyager 2 a volé jusqu'à Neptune, la cible finale de la Grande Marche que le Congrès n'a jamais autorisée.
Cette fois, il s'agissait d'un véritable festival de vaisseaux spatiaux à Pasadena, où se trouve JPL. Des milliers de personnes y ont participé, qui ont été récompensées par des photographies intéressantes d'un beau Neptune bleu avec des nuages blancs entraînés par la tempête à une vitesse de 2000 km / h.
Il reste un mystère comment une planète à une si grande distance du Soleil et avec une température très basse - moins 215 degrés = pourrait avoir assez d'énergie pour créer des tempêtes aussi puissantes.
Bientôt, il était temps de dire au revoir à Voyager 2. et ces adieux étaient des photographies de la grande lune glacée Triton, qui a surpris par la présence de geysers. Au moins 50 sites ont été trouvés avec de longues traces sombres d'une forme d'éruption.
Certaines photographies montrent que les geysers atteignent une hauteur de 8 kilomètres, où ils rencontrent un jet stream dans une atmosphère très raréfiée. Elle étire des geysers purs, les transformant en longues traînées de fumée. On pense que les geysers sont si sombres parce qu'ils contiennent non seulement de la vapeur, mais aussi de la poussière et de la matière organique.
Le vol vient de commencer
Le vol au-delà de Neptune était la fin de la Grande Marche, un voyage qui peut à juste titre être comparé à un atterrissage sur la lune. Mais ce n'était pas un adieu au système solaire, que ni Voyager 1 ni Voyager 2 n'avaient encore quitté.
Pour marquer l'achèvement, une photographie d'adieu de toutes les planètes du système solaire a été prise en 1990. Sur eux, la Terre est visible comme un petit "point bleu clair". Cet instantané de notre Terre à une distance de 6 milliards de km est devenu une sorte de symbole montrant le peu d'espace que nous occupons réellement dans l'univers.
Les deux sondes Voyager sont maintenant loin de l'orbite de Pluton et de la ceinture de Kuiper, qui est composée de petites planètes glacées. Mais ils ont encore un voyage de milliers d'années avant d'atteindre le dernier avant-poste de notre système solaire, à savoir le nuage d'Oort, qui est considéré comme le berceau de nombreuses comètes.
Voyager 1 a établi un record pour voyager à 141 UA du Soleil (un UA est la distance entre la Terre et le Soleil).
Le lent Voyager 2 n'a parcouru que 116 UA. Les deux sondes envoient en permanence des données à la Terre, qui sont désormais principalement liées au vent solaire et au champ magnétique solaire.
Les scientifiques espèrent rester en contact avec les deux anciennes sondes spatiales jusqu'en 2025. Ces deux sondes sont des représentants presque éternels de l'humanité, bien qu'il soit peu probable qu'elles soient trouvées par une autre civilisation.
Message des terriens
Les deux Voyageurs portent avec eux un message des Terriens, écrit sur une plaque plaquée or de 30 centimètres montée à bord.
Le message a été élaboré par une commission dirigée par le célèbre astronome et astrobiologiste Carl Sagan (Carl Sagan, 1934 - 1996). Puisque la probabilité que ces sondes soient jamais trouvées est infiniment petite, nous pouvons prendre ce message comme un message pour nous-mêmes.
Il comprend à la fois des images et des sons, qui sont cryptés sur la plaque. Il s'agit d'une série d'images décrivant comment le contenu de la plaque peut être reproduit. Le jeu doit être effectué à 16 2/3 tr / min à l'aide de l'aiguille fixée à la plaque. C'est démodé, mais techniquement sain, si les destinataires peuvent comprendre la série d'images.
Henrik og Helle Stub